În acest articol, uitați-vă la filtrul HEPA "de la lungimea brațului", vă vom spune despre principiul funcționării sale și despre principalele efecte datorate cărora particulele se găsesc pe filtru.
Baza oricărui filtru HEPA are fibre amplasate haotic, cu grosimi diferite, de aproximativ 0,5-5 microni. Distanța dintre fibre este de ordinul a 5-50 μm. Diametrul particulelor fine este cuprins între câteva microni sau în plus câteva fracțiuni de microni.
Se pune întrebarea: cum un filtru cu aceste pori uriași deține particule atât de mici?
În cele mai multe cazuri, ne imaginăm un filtru sub forma unei rețele de pescuit sau a unei rețele: dacă obiectul filtrat este mai mare decât o celulă, se blochează. Acest mecanism se numește efectul tensionării (tensionării). Funcționează pentru particule a căror diametru depășește dimensiunea porilor din filtru. Pe un model simplificat, efectul sită arată astfel:
Filtrele de fibre sunt reprezentate sub formă de cilindri, situate pe fluxul de aer. Debitul în sine este considerat a fi irrotational. Un model de particule este o sferă cu o rază R. În cazul în care 2R este mai mare decât distanța dintre fibre, particula rămâne blocată în filtru.
Cu cât este mai mare particula, cu atât este mai probabil să se blocheze în fibre. De aici, pentru particulele mai mari, efectul ecranului funcționează mai bine:
Nu există nicio legătură cu dimensiunile specifice pe diagramă, deoarece filtrele cu densitate și grosime diferite ale fibrelor de ambalare vor prinde fracțiuni diferite de particule. Forma curbei va fi aproximativ aceeași, dar poate "pluti" de-a lungul unei scări orizontale. De exemplu, pentru un filtru curat de clasa G, curba va fi mutată la dreapta filtrului pentru un filtru îngust de clasa F. În filtrele HEPA, se observă și efectul ecranului.
Și dacă HEPA a lucrat numai pe acest mecanism, curba eficacității sale ar părea aproximativ aceeași. Dar, de fapt, pare a fi cel de-al doilea:
Graficul arată că filtrul HEPA reține particule de orice dimensiune. Și dacă filtrarea eficientă a particulelor mari (aproximativ 5 pm sau mai mult) are loc prin mecanismul ecranului, atunci filtrarea fracțiilor fin dispersate (de ordinul 1-0,01 pm) are o natură diferită.
Cum poate un filtru HEPA "prinde" praf fin?
Principala diferență dintre HEPA și filtrele de curățare îngustă și îngustă constă în faptul că particula nu trebuie să se blocheze în fibre pentru filtrare. În cazul unei particule de praf de material filtrant, acest lucru este deja suficient pentru o depunere eficientă. Acest lucru se datorează două procese: adeziunea și autoeziunea.
Adeziunea este cooperarea prafului cu o suprafață de precipitare, în cazul nostru cu fibre HEPA. Datorită aderenței pe fibrele curate, apare primul strat de praf.
Autoeziunea sau coeziunea - este cooperarea dintre particulele de praf între ele. Datorită cooperării autogene, particulele se suprapun, formând conglomerate multistrat pe fibre. Ele arata astfel:
Natura adeziunii și a autoeziunii este în interacțiunea moleculară a particulelor între ele și cu fibrele (forțele van der Waals). Aceste forțe apar la o distanță de la una la câteva sute de diametre ale particulelor. Pentru particulele mici, atracția la fibră și stratul de praf este atât de enormă încât particulele se depun în filtrul HEPA aproape complet.
Cifrele confirmă acest lucru: pentru particule mai mici de 10 μm, rezistența stratului de praf la rupere este mai mare de 600 Pa.
Deci, din cauza forțelor de atracție, particula lipsește de fapt de fibra filtrului HEPA, este necesară doar atingerea suprafeței acesteia. Acest lucru explică reținerea particulelor pe filtru, dar la fel ca înainte nu există răspuns la întrebare:
Cum ating particule mici cu fibra de filtru HEPA?
După cum am aflat, efectul sităi nu este de vină aici - particule mici care zboară liber prin pori. Filtrele HEPA au alte mecanisme.
Fiecare particulă este ținută în curentul de aer și dacă nu există forțe în filtru care să deflectă particula de la conducta de aer spre fibră, atunci nu va mai fi precipitații. În consecință, particula va aluneca prin filtru împreună cu fluxul. De aici rezultă întrebarea "Cum particulele afectează fibrele?" Poate fi reprodusă: "Cum particulele părăsesc fluxul de aer?" Și răspunsul la acesta va fi diferit, în funcție de masa și dimensiunea particulei.
Cele mai mici particule (cu un diametru mai mic de 0,1 microni) au o masă mică și sunt în mod constant într-o deplasare haotică Browniană. Traiectoria lor fluctuează întotdeauna în raport cu linia curentului de aer. În timpul oscilațiilor, particula părăsește fluxul, atinge fibra și precipită. Asta este
Particulele mai mari (cu un diametru mai mare de 0,3 μm) cântăresc mai mult, pe această bază, oscilațiile lor față de linia fluxului sunt mai mici sau absente. Astfel de particule sunt depuse de un alt mecanism. Modelul arată că liniile de curgere a aerului sunt îndoite în apropierea fibrei, plimbând obstacolul.
Particulele mari și grele prin inerție părăsesc fluxul de aer, se ciocnesc cu fibra și precipită. Asta este
Difuzia și efectele inerțiale se completează reciproc: una este responsabilă pentru filtrarea celor mai mici particule, a doua este mai mare:
Cel mai dificil lucru pe care trebuie să-l puneți pe particulele de fibre cu o dimensiune "intermediară". Inerția lor nu este încă suficient de mare, iar difuzia funcționează deja slab, deoarece oscilațiile traiectoriei lor față de raționalizare nu mai sunt atât de puternice. Pe această bază, astfel de particule rămân în flux, în loc să curgă în jurul fibrelor împreună cu aerul.
Ele sunt numite particule cu o proprietate mare de penetrare, cea mai penetrantă dimensiune a particulelor (MPPS). Iar pentru depunerea lor, cel mai important este ultimul mecanism -
Efectul de discretizare funcționează, într-un moment în care particulele s-au apropiat de suprafața fibrei la o distanță de raza proprie. Pentru ca atingerea să fie suficientă pentru depunerea ei. Acest mecanism funcționează nu numai pentru MPPS.
Este universală și operează pentru particule de orice dimensiune. Praful poate să rămână în fluxul de aer, să efectueze oscilații de difuzie în raport cu linia curentă sau să zboare din flux datorită inerției - în orice caz, dacă particula atinge fibra, precipită.
Eficacitatea acestui mecanism depinde de dimensiunea particulelor. Cu cât este mai mare particula, cu atât este mai probabil ca aceasta să atingă fibra. În acest sens, efectul de implicare este similar cu efectul sită, prin urmare graficul este aproape monoton (desigur, cu legarea în a doua gamă de particule):
În cele din urmă, în filtrul HEPA, toate mecanismele acționează asupra particulei la un moment dat, pe această bază eficiența nespecializată a filtrului HEPA este egală cu suma contribuțiilor fiecărui rezultat. nespecializat =? sieve +? meshing +? inerția +? difuzie
În cazul în care aerosolul HEPA este întotdeauna încărcat cu particule mari, durata de viață a filtrului este redusă semnificativ. Acest lucru se datorează rezultatului ecranului: particulele mari înfundă curând filtrul și reduc permeabilitatea acestuia. Pentru a evita rezultatul ecranului, una sau două perechi de prefiltru de clasă inferioară G și / sau F sunt instalate înaintea filtrului HEPA, care protejează HEPA de colmatarea prematură.
În cazul în care prefiltrele stau, HEPA funcționează strict "prin profesie" - filtrarea particulelor fine. Deci, rămân trei rezultate. nespecializat =? meshing +? inertia +? difuzie
Dacă combinați toate cele trei grafice de eficiență pentru fiecare mecanism, luați aceeași curbă a eficienței nespecializate a filtrului HEPA, pe care am arătat-o la începutul articolului:
După cum vedem în gama MPPS (aproximativ 0,1 până la 0,3 μm), eficiența nespecializată a filtrului HEPA "intră în groapă". Și doar prin MPPS măsurați eficiența nespecializată. Clasa HEPA H10 (pentru noua nomenclatură E10) funcționează cu o eficiență mai mare de 85%, iar filtrele clasa H11 (E11) - mai mult de 95%. Aceasta înseamnă că 95 din 100 de particule MPPS sunt depozitate în filtrul HEPA E11.
În plus, particulele rămase precipită cu posibilitatea de aproape 100%, dar eficiența generală este de obicei prezentată de MPPS, 95%.
Ce determină eficiența filtrului HEPA?
Eficacitatea HEPA depinde nu numai de dimensiunea particulelor filtrate, ci și de parametrii filtrului însuși:
Filtre HEPA pentru sisteme de ventilație - prezentare generală
Postări interesante
Articole populare de pe site:
Creierul uman este un agregat foarte complex. Oamenii de știință încearcă să determine în detaliu ceea ce se întâmplă în mulți ani. în acest moment, cu ...
Epicul cu așa-numitul motor EmDrive "nerealizabil" pe unde electromagnetice durează. Acum, secvența oamenilor de știință celebri și științifice ...
Pe piața imensă de dezvoltare a tuturor tipurilor de dispozitive electronice portabile de la sisteme de semnalizare până la dispozitive de diagnosticare portabile ...
Metro - singurul loc din oraș, în care toți sunt egali. Ei spun că ideea de șprot părea la Balți resurse, în acea zi, într-un moment în care ei ...
Creatorii nettop Tronsmart Ara X5 ne-au plăcut cu un alt dispozitiv de înaltă calitate, talentat să înlocuiască computerul în plină desfășurare ...
De fapt, cartușul laser nu este perfect. În primul rând, buncărul de toner nu este infinit și odată încheiat. Deși pot observa ...